贵州黎平县退耕还林不同配置模式下植被生物量对比分析

王引乾，孙保平，赵 岩，周湘山，钟晓娟

（北京林业大学水土保持与荒漠化国家重点实验室，北京 100083）

退耕还林是一项以恢复林草植被、改善生态环境为主要目标的林业生态建设工程，它的理论基础为恢复生态学。植物群落的生物量是生态系统生产力的基础和功能的主要表现形式[1-2]，也是生态系统环境质量的一种综合体现，常用作生态系统恢复效果评价的重要指标[1，3-5]。因此，研究当地退耕还林地上植被恢复群落的生物量及其分布格局，有助于科学评价植被恢复与重建效果。本文以恢复生态学基本原理为指导，对黎平县不同退耕还林配置模式下植被乔灌层、草本层和枯落物生物量分别进行了测定分析，揭示退耕还林还草工程实施过程中植物群落动态变化规律，为植被恢复、更新以及退耕还林还草模式的建立、完善和效益的监测评价提供理论基础。

1 研究区概况

黎平县位于贵州省东南隅，处于湘黔桂3省交界处，隶属黔东南苗族侗族自治州。地理位置在E 108°37′～109°31′，N 25°44′～ 26°31′，全县土地总面积4 441 km2。受流水下蚀作用和地质构造、岩组、水系控制等因素的影响，形成了侵蚀剥蚀构造地貌，主要有山地、侵蚀地貌，丘陵及堆积地貌，河谷盆地等3种类型。从区域地貌类型特征看，以侵蚀构造地貌——山地为主，全县山地面积550万hm2，占全县总面积的82.6%。黎平县属于中亚热带温暖湿润气候，县内年平均气温14.4～18.6℃，年降水量1 087～1 322mm，≧10℃积温 4 272～5 527℃，无霜期294～299 d。土壤成土条件好，土层深厚肥沃，自然肥力较高，适宜多种植物生长，地上生物资源极其丰富，特别是森林资源优势突出，发展林业得天独厚。林业生产在全州、全省占有重要地位。全县林地树种中，以杉木、马尾松、阔叶林为优势树种。

2 研究方法

本文主要采用野外典型取样调查及内业实验分析相结合的方法，对黎平县不同退耕年限的退耕地人工林、天然草地、农耕地的植被生物量进行了调查和对比分析。根据标准地取样测定值和换算比例推算整个样地数据。

2.1 样地设置

根据具体地段的立地条件、土地利用方式及退耕情况等因素，在不同配置模式的退耕林地上各设置20m×20m的标准样地1个；在标准地内按对角线设置4个5m×5m的灌木样方和5个1m×1m的草本样方。

2.2 生物量调查及测定

对乔木层地上部分生物量的测定采用解析木法，地下根部全部挖起，对各部分器官称重获得鲜生物量；对灌木层、草本层及枯落物生物量测定采用全部收获法；将取回的样本在室内烘干，计算求得各部分干鲜比，进而推算出1 hm2退耕地上乔灌层、草本层和枯落物生物量。

3 不同恢复模式植被生物量的对比分析

3.1 不同植被恢复模式植被生物量测定分析

树种组成不同，形成森林群落的主导因素不同，即使是处在相同地域，林龄相近的林分，其生物量的积累仍然会有明显的差异[6]。生物量越大，植被恢复得越好，反之，则植被恢复较差。本文对研究区不同配置模式退耕还林地植被乔灌层、草本层的地上、地下部分生物量及枯落物生物量进行了研究，通过分别对比各层生物量大小，说明不同退耕还林配置模式对于植被各部分生物量积累作用的差异性。

3.2 退耕还林地不同林种生物量对比分析

黎平县几种退耕林种中，杉木林的生物量最大，为3 53075.16 kg/hm2，是生物量最小的亮叶含笑林的9倍。由此可见，两种不同退耕模式下，植被恢复的差异较大。根系是森林生态系统生物量的一个重要组成部分，受研究条件限制，一直是生物量研究中的一个薄弱环节[7]。Brouwer[8]依据功能均衡理论提出的根冠干重比（R/S）模型，是研究根冠生长及其相互关系的一种有效手段。本文对研究区7种不同退耕类型地上的8种退耕林种地下与地上生物量的定量关系（表示为R/S）进行了比较，发现杉木虽然总生物量大，但是R/S比值却较小，仅为0.13，这可能与杉木的根系分布较浅，主根小有关。鹅掌楸总生物量较大，为155 289.70 kg/hm2，且根部生物量占总生物量的比重最大，说明该树种生物量积累主要来自于根部，同时根部强大的吸水和固土能力可以有效地防止水土流失（表1）。

表1 不同林种的乔灌层生物量对比

3.3 林带间草本层生物量对比分析

通常，草本是最先占领喀斯特生境的，由于多为一年生种类，故其主要作用是提供早期入侵树种的蔽荫，以及土壤和养分的积累。换言之，就是改善喀斯特微生态环境。有机物积累的多少，在一定程度上可以反映其生态效应大小[9-10]。草本层是阻止雨水引起溅蚀、板结的最后屏障，它能有效消除经乔木截留后雨滴最后的能量，并能阻留径流的产生，防止径流侵蚀。因此草本层生物量的大小也可表现为其对于改善地表径流情况的差异性。

图1 不同林下的草本层生物量对比

由图1可知，草本层生物量排序为亮叶含笑>香椿×桤木>杉木>毛竹>油茶>麻栎×桤木>天然草地>山核桃>马尾松>鹅掌楸。可见，除了山核桃、马尾松和鹅掌楸，其他几种人工林模式下的草本恢复超过了天然草地，其平均生物量是天然草地的2倍，而亮叶含笑更是天然草地的4倍，其原因可能是亮叶含笑郁闭度小，林下光照充足，为恢复林下植被提供了良好的条件。山核桃林下草本层生物量较小，这可能与经济林模式受人为抚育影响有关，抚育量大，林下草本生存环境不稳定。

3.4 枯落物生物量对比分析

降水经过乔灌层截留后落到枯枝落叶层，由于枯枝落叶层增加了地表粗糙度，因此避免了雨水对土壤的直接溅蚀作用，延长了水分下渗的时间，阻滞了地表径流的流速。同时，由于枯枝落叶层覆盖地表，能减少表层土壤水分的蒸发，且枯枝落叶层的分解物增加了土壤养分，从而改善了土壤结构，增强了林地土壤贮水保水作用。

图2显示，麻栎林下枯落物生物量最丰富，为2 653.99 kg/hm2，其次为马尾松，枯落物生物量为2 439.56 kg/hm2。此外，亮叶含笑、山核桃和鹅掌楸林下枯落物生物量小于天然草地，说明这3种人工植被对于提高群落枯落物积累发挥的作用不明显。枯落物生物量的大小也与林下灌草生物量和人为抚育干扰强度有关，对比图1和图2发现，香椿×桤木、杉木和毛竹林下草本层生物量相差不大，而它们的枯落物生物量也相差不大。同时，鹅掌楸林下草本层生物量和枯落物生物量均最小，可见枯落物生物量和草本层生物量有一定关系。

图2 不同林下的枯落物生物量对比

4 结 论

杉木乔灌层生物量大，对于提高系统生产力的贡献率大，但其地下与地上生物量比值R/S相对其他树种为小；虽然主根不明显，但是发达的侧根穿透力强，对于固持土壤和涵养水源具有不可忽视的作用；杉木同时也是当地的乡土树种，根据适地适树原则，结合其植物学及生态学特性，可作为当地退耕还林配置模式中主导的水土保持先锋树种；鹅掌楸总生物量及R/S比值均较大，对截留降雨，减少地表径流，保持水土具有重要作用，为当地的水保先锋树种。

退耕还林后，亮叶含笑、香椿×桤木、杉木、毛竹、油茶、麻栎×桤木等林下草本生物量的积累均超过了天然草地，这对于改善原来裸露地表的雨滴溅蚀起着重要作用。

丰富的活地被层和死地被层是退耕还林后水土保持效益的最大贡献者[11]。麻栎和马尾松林下枯落物生物量积累较多，能有效降低地表雨滴击溅和水土流失；大量枯落物的分解，还能增加土壤有机质，改善土壤结构，增强土壤抗冲抗蚀性。

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